הקשר בין חיישן לחץ piezoresistive ליציאות

חיישני לחץ פייזוריסטיים הם סוג של חיישן לחץ המשתמש באפקט הפייזוריסטי למדידת לחץ. אפקט piezoresistive מתייחס לשינוי בהתנגדות החשמלית של חומר כאשר הוא נתון למתח או עיוות מכני. בחיישני לחץ piezoresistive, דיאפרגמה או קרום משמשים בדרך כלל כדי להמיר את הלחץ המופעל לעיוות מכני, אשר בתורו גורם לשינויים בהתנגדות של אלמנטים piezoresistive.

הקשר בין לחץ לתפוקה עבור חיישן לחץ piezoresistive מושפע מהעיצוב ותכונות החומר של החיישן. להלן סקירה כללית של הקשר הכללי:

1. קשר פרופורציונלי ישיר:

ברוב חיישני הלחץ ה-piezoresistive, קיים קשר ישיר ולינארי בין הלחץ המופעל לבין השינוי בהתנגדות החשמלית. כאשר הלחץ עולה, הדיאפרגמה או הממברנה של החיישן עוברות דפורמציה, מה שגורם לאלמנטים הפייזוריסטיים לחוות מאמץ. מתח זה מוביל לשינוי בהתנגדות, ושינוי זה הוא פרופורציונלי ללחץ המופעל. ניתן למדוד את השינוי בהתנגדות באמצעות מעגל גשר Wheatstone או שיטות מיזוג אותות אחרות.

2. תצורת גשר ווייטסטון:

חיישני לחץ פייזוריסטיים משתמשים לעתים קרובות במעגל גשר ווייטסטון כדי למדוד את השינוי בהתנגדות במדויק. מעגל הגשר מורכב ממספר אלמנטים piezoresistive, שחלקם נתונים ללחץ המושרה בלחץ, בעוד שאחרים לא. השינוי הדיפרנציאלי בהתנגדות בין האלמנטים המתוחים והלא מתאמצים משמש ליצירת מתח מוצא פרופורציונלי ללחץ המופעל.

3. מיזוג אותות פלט:

הפלט של חיישן לחץ piezoresistive הוא בדרך כלל אות מתח אנלוגי. פלט המתח מתאים לשינוי בהתנגדות וכתוצאה מכך ללחץ המופעל. ניתן להשתמש במעגלי מיזוג אותות כדי להגביר, לסנן ולכייל את אות הפלט כדי לקבל קריאות לחץ מדויקות.

4. כיול:

בשל סובלנות ייצור ושונות במאפייני החיישן, חיישני לחץ piezoresistive דורשים לעתים קרובות כיול כדי להבטיח מדידות לחץ מדויקות. כיול כולל קביעת היחס המדויק בין מתח המוצא של החיישן לבין הלחץ המופעל בפועל. ניתן להשיג כיול זה באמצעות בדיקה והשוואה מול תקן ייחוס.

לסיכום, הקשר בין לחץ לתפוקה עבור חיישן לחץ piezoresistive הוא בדרך כלל ליניארי ופרופורציונלי. ככל שהלחץ עולה, ההתנגדות של החיישן משתנה, מה שמוביל לשינוי מתאים במתח המוצא. תצורת גשר וויטסטון ומיזוג האותות ממלאים תפקידים חשובים בהמרת שינויי ההתנגדות למדידת לחץ שמישה ומדויקת.